吳淑群，陳玉秀，張潮海

(南京航空航天大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院， 江蘇 南京 211100)

0 引言

“高電壓技術(shù)”課程屬于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的核心必修課程。該課程內(nèi)容主要涉及四個(gè)方面：固、液、氣三類電介質(zhì)的放電理論、電氣特性和耐壓絕緣試驗(yàn)、輸電線路和繞組中波過程、雷電和操作過電壓及保護(hù)[1～2]。

從教師教學(xué)的角度看，“高電壓技術(shù)”課程教學(xué)具有以下挑戰(zhàn)：①交叉性強(qiáng)，涉及大學(xué)物理、電磁場(chǎng)、電路等多門學(xué)科知識(shí)交叉滲透[3～4]；②實(shí)踐性強(qiáng)，課程內(nèi)容多數(shù)來源于工程應(yīng)用；③知識(shí)面廣、學(xué)時(shí)短，但缺乏強(qiáng)數(shù)字邏輯性，在短理論學(xué)時(shí)內(nèi)難以講透。④教學(xué)反饋改進(jìn)效率低，傳統(tǒng)問卷調(diào)查或口頭反饋的形式環(huán)節(jié)過多、耗時(shí)長(zhǎng)。

從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度看，學(xué)習(xí)“高電壓技術(shù)”課程具有下述困難：①傳統(tǒng)教學(xué)多數(shù)采用照本宣科的教學(xué)方式，脫離了實(shí)踐；②課程的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)涉及的概念新且抽象，理解起來較困難；③自覺性較差、預(yù)習(xí)效果不理想、課堂學(xué)習(xí)效率低；④師生互動(dòng)性少、課堂氣氛不夠活躍。

為了能夠提升“高電壓技術(shù)”課程教學(xué)質(zhì)量，本文引入線上線下教學(xué)方式，重點(diǎn)解決學(xué)習(xí)及時(shí)監(jiān)督、加快師生反饋、增強(qiáng)師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，提升學(xué)習(xí)效率，探索出一條行之有效的線上線下混合式教學(xué)方式，期望能夠提升“高電壓技術(shù)”課程整體教學(xué)質(zhì)量。

1 “超星學(xué)習(xí)通”平臺(tái)

“超星學(xué)習(xí)通”是由超星集團(tuán)推出的一款組合了課程學(xué)習(xí)、知識(shí)傳播與管理分享的移動(dòng)終端學(xué)習(xí)平臺(tái)。該平臺(tái)收集了圖書、報(bào)紙、期刊、視頻等資源，實(shí)現(xiàn)資源的共享。它主要包括首頁、活動(dòng)、統(tǒng)計(jì)、資料、通知、作業(yè)、考試、討論、管理九大模塊。該平臺(tái)操作方便，有利于輔助教學(xué)?！俺菍W(xué)習(xí)通”可用于“線上+線下”的混合式教學(xué)模式，將“在線教學(xué)”與“傳統(tǒng)教學(xué)”的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，不拘泥于時(shí)間和空間，有針對(duì)性地把握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，精準(zhǔn)把控課堂教學(xué)的效果和不足[5]。

2 線上線下混合式教學(xué)環(huán)節(jié)

如圖1所示，設(shè)計(jì)了混合式教學(xué)環(huán)節(jié)，包括課前、課中和課后三部分。其中，重點(diǎn)突出師生互動(dòng)和反饋環(huán)節(jié)，包括資料課前預(yù)習(xí)、師生課堂互動(dòng)、主題討論、作業(yè)及問卷，使得教師能夠有針對(duì)性地及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、知識(shí)重點(diǎn)講解、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、習(xí)題講解等，提升教學(xué)效率，高質(zhì)量完成短學(xué)時(shí)內(nèi)的“高電壓技術(shù)”課程教學(xué)。

2.1 課前

在線下教學(xué)方面，教師重點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，并熟悉“超星學(xué)習(xí)通”的線上教學(xué)平臺(tái)。一方面，“高電壓技術(shù)”課程共十一講，涵蓋知識(shí)面廣，必須明確重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，設(shè)計(jì)好相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生的高效率課前預(yù)習(xí)做指導(dǎo)。課程資料需提前一周在線上發(fā)布，留給學(xué)生充足的預(yù)習(xí)時(shí)間，并且“超星學(xué)習(xí)通”的班級(jí)討論群可以供學(xué)生交流討論預(yù)習(xí)階段的疑惑，在聽課時(shí)有針對(duì)性地解決。另一方面，教師登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，完善課程資料信息，建立學(xué)生班級(jí)，熟練掌握利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)、課堂互動(dòng)、課后作業(yè)、教學(xué)反饋等各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。

在線上教學(xué)方面，學(xué)生通過網(wǎng)上手勢(shì)簽到、位置簽到或二維碼限時(shí)簽到或請(qǐng)假，替代了傳統(tǒng)的點(diǎn)名和紙質(zhì)簽到。整個(gè)簽到過程可以在一分鐘之內(nèi)完成。相比傳統(tǒng)名單簽到方式，線上簽到和請(qǐng)假更加快捷、更及時(shí)掌握學(xué)生出勤統(tǒng)計(jì)情況。如圖2所示，本學(xué)期“高電壓技術(shù)”課程采用二維碼簽到，簽到率為88.4%，課程總體出勤情況良好。在學(xué)生課前預(yù)習(xí)任務(wù)方面，“超星學(xué)習(xí)通”能夠統(tǒng)計(jì)學(xué)生訪問總次數(shù)、每位學(xué)生訪問“超星學(xué)習(xí)通”時(shí)長(zhǎng)以及視頻學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)等，并利用大數(shù)據(jù)功能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。當(dāng)出現(xiàn)學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)明顯偏短的學(xué)生，可以發(fā)送學(xué)習(xí)提醒，能夠有效督促和關(guān)懷每位學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度。

圖2 學(xué)生簽到率統(tǒng)計(jì)

2.2 課中

在線下教學(xué)方面，參考線上學(xué)生的課前預(yù)習(xí)任務(wù)情況、線上主題討論部分及高電壓課程特點(diǎn)，區(qū)分教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)難點(diǎn)。對(duì)于較容易理解的部分，通過學(xué)生自行課前預(yù)習(xí)、教師在課堂簡(jiǎn)單講解相互印證，提高了教學(xué)效率。對(duì)于重點(diǎn)難點(diǎn)部分，需花大量的時(shí)間進(jìn)行細(xì)致講解，并配合習(xí)題練習(xí)。因此，這種方式有益于高效率有重點(diǎn)的課程講解，而不是將學(xué)時(shí)平均分配到每個(gè)知識(shí)點(diǎn)。另外，針對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)部分，可通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深理解。由于“高電壓技術(shù)”課程新概念較多，部分學(xué)生因概念難懂難記而產(chǎn)生畏學(xué)的心態(tài)。在課堂理論講解的基礎(chǔ)上，帶領(lǐng)學(xué)生近距離接觸實(shí)驗(yàn)設(shè)備、了解高電壓實(shí)驗(yàn)環(huán)境，能夠有效破除畏學(xué)心理，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和探索。如圖3所示，在做好安全防護(hù)措施的情況下，觀看并講解高電壓的氣體放電現(xiàn)象，使得學(xué)生能夠從理論聯(lián)系實(shí)際，加深理解。

圖3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)照片

教師可以發(fā)布“問題搶答”環(huán)節(jié)和主題討論環(huán)節(jié)。既即可針對(duì)學(xué)生個(gè)人隨機(jī)抽取，也可分組討論，營(yíng)造活躍的課堂氛圍，提高學(xué)生聽課的專注度與參與度，使學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)思考問題，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。同時(shí)，搶答和主動(dòng)討論記錄作為平時(shí)成績(jī)的一部分，在班級(jí)管理中隨時(shí)可以查看，提高了成績(jī)?cè)u(píng)定的透明度并對(duì)學(xué)生起到激勵(lì)作用。

2.3 課后

在線下教學(xué)方面，師生建立面對(duì)面的答疑渠道，設(shè)立固定的答疑地點(diǎn)和時(shí)間，建立起穩(wěn)固可靠的面對(duì)面交流渠道。該方式可有效解決學(xué)習(xí)問題或科研等方面的難題，幫助引導(dǎo)部分學(xué)生積極學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)。另外，依據(jù)學(xué)生課中和課后的學(xué)習(xí)情況，適當(dāng)安排期末考試試卷難度和考核范圍，作為學(xué)生學(xué)習(xí)成果的檢驗(yàn)。在學(xué)生成績(jī)方面，采取多層次考核計(jì)分，即期末考試+平時(shí)成績(jī)，特別是在平時(shí)成績(jī)中加大了學(xué)生課前預(yù)期任務(wù)完成度的比重(占30%)，能夠有效督促和鼓勵(lì)學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)，為高效率教學(xué)目標(biāo)提供保障。

在線上教學(xué)方面，主要考慮作業(yè)提交、批閱和反饋。為了幫助學(xué)生鞏固課堂知識(shí)、檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，教師精心選擇課后習(xí)題，并在“超星學(xué)習(xí)通”平臺(tái)上發(fā)布，題量為3-5道。教師在當(dāng)天發(fā)布作業(yè)，同時(shí)學(xué)生能夠在手機(jī)上收到作業(yè)提醒，學(xué)生可以隨時(shí)隨地通過手機(jī)查看，避免遺忘，極大地提高了學(xué)習(xí)效率。在學(xué)生提交作業(yè)環(huán)節(jié)，可以自主選擇拍照上傳、手動(dòng)輸入、插入word文檔等多種形式，無需紙質(zhì)化。教師可點(diǎn)擊每位學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行查看，在系統(tǒng)中打分，并可在批語欄中添加批語，指出作業(yè)中的錯(cuò)誤。學(xué)生根據(jù)分?jǐn)?shù)和批語能夠及時(shí)了解自己的作業(yè)情況，在下次課堂開始之前進(jìn)行思考和修改。與傳統(tǒng)的提交紙質(zhì)作業(yè)相比，使用超星學(xué)習(xí)通進(jìn)行作業(yè)的批閱和反饋能夠縮短學(xué)生“做作業(yè)”與“修改作業(yè)”之間的時(shí)間間隔，及時(shí)糾正自己的錯(cuò)誤，使知識(shí)點(diǎn)的掌握更加鞏固；在上課教師講解習(xí)題前，給學(xué)生留出充足的時(shí)間思考，鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。除此之外，教師能夠?qū)ψ鳂I(yè)成績(jī)進(jìn)行電子化保存和查看、統(tǒng)計(jì)分析，能夠重點(diǎn)督促和關(guān)注未提交作業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)情況。因此，采用“超星學(xué)習(xí)通”進(jìn)行作業(yè)統(tǒng)計(jì)使教師動(dòng)態(tài)了解學(xué)生的作業(yè)情況，省去了錄入每人作業(yè)分?jǐn)?shù)的繁瑣步驟，便于查看平均分、找到學(xué)生普遍出錯(cuò)的題目，幫助教師合理調(diào)整授課安排，極大提高了辦公效率。在“高電壓技術(shù)”課程教學(xué)過程中，共發(fā)放作業(yè)13次，總平均成績(jī)86.69分，每次作業(yè)的提交率都在91.6%以上。

2.4 教學(xué)問卷調(diào)查

為了真實(shí)了解線上線下混合式教學(xué)方法的效果，通過超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)向?qū)W生發(fā)放調(diào)查問卷，主要了解學(xué)生對(duì)“超星學(xué)習(xí)通”平臺(tái)應(yīng)用于“高電壓技術(shù)”課程的滿意度，以及對(duì)“高電壓技術(shù)”課程本身的評(píng)價(jià)和建議。問卷共設(shè)置10道問題，包括6道單選題和4道簡(jiǎn)答題，本課程的120名同學(xué)全部參與問卷調(diào)查，共收到115份有效問卷。

如圖4所示，71.3%學(xué)生學(xué)生認(rèn)為使用“超星學(xué)習(xí)通”APP有助于提前預(yù)習(xí)課程，93%的學(xué)生認(rèn)為它有助于課程資料分享與交流，83.5%的學(xué)生認(rèn)為有助于增強(qiáng)師生互動(dòng)，92.2%的學(xué)生認(rèn)為該平臺(tái)提升了作業(yè)提交和發(fā)放的效率，83.5%的學(xué)生認(rèn)為使用“超星學(xué)習(xí)通”有助于提高學(xué)習(xí)效率。

圖4 學(xué)生對(duì)超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)應(yīng)用于“高電壓技術(shù)”課程的滿意度調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)

綜合來看，學(xué)生對(duì)于“超星學(xué)習(xí)通”平臺(tái)應(yīng)用于“高電壓技術(shù)”課程的滿意度很高，該平臺(tái)促進(jìn)了課程資料的分享，并在課前預(yù)習(xí)、課堂互動(dòng)、作業(yè)提交等方面為學(xué)生提供了極大便利。然而，使用“超星學(xué)習(xí)通”平臺(tái)輔助教學(xué)也帶來一些問題，通過大數(shù)據(jù)可視化分析發(fā)現(xiàn)，由于平臺(tái)功能不完善，大部分學(xué)生提出希望利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)批改作業(yè)時(shí)能準(zhǔn)確指出作業(yè)錯(cuò)誤的地方；鑒于學(xué)校教學(xué)樓網(wǎng)速慢，不少學(xué)生提出希望改進(jìn)簽到方式。

“高電壓技術(shù)”課程的線上線下混合式教學(xué)激發(fā)了學(xué)生對(duì)本專業(yè)的研究興趣，如圖5(a)所示，69.9%的學(xué)生表示將來有興趣考慮就讀高電壓方向的研究生。如圖5(b)所示，多數(shù)學(xué)生認(rèn)為是線上雷電視頻和實(shí)驗(yàn)室參觀給人印象深刻，說明線上視頻與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的增加能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加深知識(shí)理解。另外，通過“超星學(xué)習(xí)通”的大數(shù)據(jù)可視化功能，分析了學(xué)生學(xué)習(xí)遇到的難題和期望改善方向，如圖5(c)和5(d)所示。學(xué)生們認(rèn)為本課程最難懂的部分集中在傳輸線的波過程和沿面放電；絕大部分學(xué)生反映難以在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)完全掌握，應(yīng)針對(duì)重要考點(diǎn)增加更多、更詳細(xì)的例題講解，以及希望增設(shè)學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)。

圖5 學(xué)生對(duì)“高電壓技術(shù)”課程的評(píng)價(jià)和建議調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)

3 教學(xué)改進(jìn)

3.1 線上課堂簽到與作業(yè)批閱

為了解決網(wǎng)絡(luò)信號(hào)對(duì)掃描二維碼的影響，采用“超星學(xué)習(xí)通”平臺(tái)中多種輔助簽到方式補(bǔ)充，如抽查、手勢(shì)和位置簽到。這對(duì)線上批閱無法準(zhǔn)確定位作業(yè)錯(cuò)誤位置，積極聯(lián)系“超星學(xué)習(xí)通”平臺(tái)的后臺(tái)技術(shù)支持，期望能夠增加線上批閱涂改的功能。

3.2 教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)學(xué)時(shí)短、課程教學(xué)內(nèi)容多的問題，采用線上課程預(yù)習(xí)、線下重點(diǎn)講解的方式，加強(qiáng)線上反饋，合理分配學(xué)時(shí)，補(bǔ)充難點(diǎn)重點(diǎn)習(xí)題數(shù)量，分重點(diǎn)呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。建立知識(shí)結(jié)構(gòu)的清晰脈絡(luò)，幫助學(xué)生掌握整個(gè)課程的基礎(chǔ)與核心，明確各部分教學(xué)內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容邏輯性。

3.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)

由于高電壓實(shí)驗(yàn)的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)未能讓學(xué)生直接操作高電壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為了做好線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以充分利用“超星學(xué)習(xí)通”平臺(tái)的“直播”功能，由研究生在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和講解，并組織學(xué)生實(shí)時(shí)觀看；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的自由交流時(shí)間里，學(xué)生可提出疑問，由實(shí)驗(yàn)操作者及時(shí)解答。未來在做好安全防護(hù)措施的情況下，在了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，按照實(shí)驗(yàn)規(guī)范流程，適當(dāng)開展本科生線下親自操作高電壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備，分小組進(jìn)行教學(xué)，每組由教師或研究生近距離指導(dǎo)，保證實(shí)驗(yàn)操作的正確性和安全性，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，有益于進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生興趣，提升科研創(chuàng)新精神。

4 結(jié)語

本文從課前、課中和課后及教學(xué)反饋共四方面闡述了基于“超星學(xué)習(xí)通”平臺(tái)的“高電壓技術(shù)”課程教學(xué)實(shí)踐。采用線上線下混合式教學(xué)方式，加強(qiáng)了師生反饋互動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)和教師辦公的效率，顯著激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)卓越型人才培養(yǎng)提供了重要支撐。